C# – Контрольна робота. Реалізація концепцій “спадковості” та “поліморфізму” в об’єктно-орієнтованому програмуванні на прикладі побудови двох класів. Інтерфейси ICloneable, IEquatable

 

Зміст

• Умова задачі
• Математична постановка задачі
• Виконання
  • 1. Створення нового проекту.
  • 2. Розміщення елементів управління на формі.
  • 3. Налаштування властивостей елементів управління.
  • 4. Класи, що необхідні для розв’язку задачі.
  • 5. Реалізація конструкторів класу Point.
  • 6. Реалізація конструкторів класу Circle.
  • 7. Реалізація методів класу Point.
  • 8. Реалізація методів класу Circle.
  • 9. Приклади використання конструкторів та методів класів Point та Circle.
  • 10. Вихідний код класів.
  • 11. Реалізація властивостей класу Point.
  • 12. Реалізація властивостей класу Circle.
  • 13. Реалізація методів інтерфейсу ICloneable в класах.
  • 14. Реалізація методів інтерфейсу IEquatable.
  • 15. Реалізація методу обчислення площі круга в класі Circle.
  • 16. Скорочений лістинг класу Point.
  • 17. Скорочений лістинг класу Circle.
  • 18. Програмування обробника події кліку на кнопці “Обчислити“.
• Зв’язані теми

---

Пошук на інших ресурсах:

Умова задачі

У розроблених класах необхідно реалізувати такі концепції ООП як “спадковість” та “поліморфізм“.

Потрібно описати базовий клас (клас-предок) та успадкувати (наслідувати) від нього. Частину функціональності класів треба реалізувати з використанням властивостей.

Кожний клас повинен містити реалізацію принаймні:

• двох конструкторів;
• двох методів;
• двох властивостей;
• двох інтерфейсів.

Необхідно перевизначити операції над об’єктами класів.

Створити клас, що визначає коло на площині. Користуючись розробленими класами знайти площу кола.

Реалізувати інтерфейси ICloneable, IEquatable.

  ⇑

---

Математична постановка задачі

На рисунку 1 зображене коло на площині.

Рис. 1. Зображення кола на площині

Як видно з рисунку 1, для позначення кола на площині потрібно:

• координати (x, y) точки середини кола;
• радіус кола R.

Площа круга обчислюється за формулою:

де S – площа круга; R – радіус кола; π – константа, яка дорівнює 3.1415.

  ⇑

---

Виконання

1. Створення нового проекту

Завантажити Microsoft Visual Studio. Створити новий проект як Windows Forms Application. Приклад створення нового проекту наведено тут.

Автоматично буде створена нова форма додатку.

  ⇑

2. Розміщення елементів управління на формі.

Розмістити на формі такі елементи управління (рисунок 2):

• два елементи управління типу Label. Автоматично буде створено об’єкти з іменами label1 та label2;
• елемент управління типу TextBox. Створюється новий об’єкт з іменем textBox1;
• елемент управління типу Button. Створюється об’єкт з іменем button1.

Рис. 2. Розміщення елементів управління на формі

  ⇑

3. Налаштування властивостей елементів управління.

Налаштувати такі властивості елементів управління (рисунок 3):

• в елементі управління label1 властивість Text = “R = “;
• в label2 властивість Text = “S = “;
• в button1 властивість Text = “Обчислити“;
• в Form1 властивість Text = “Площа круга“.

Рис. 3. Форма додатку після налаштування елементів управління

Після налаштування форми потрібно зайнятися побудовою класів.

  ⇑

4. Класи, що необхідні для розв’язку задачі.

Згідно з умовою задачі, отримується два класи:

• клас Point, що відображає точку на площині. Цей клас повинен бути базовим;
• клас Circle, що відображає коло. Цей клас повинен успадкувати дані та методи класу Point (згідно з умовою задачі).

У даній задачі клас Point називається базовим, а клас Circle – похідним.

Отже, виникає ієрархія з 2-х класів. Схема ієрархії класів та відображення даних (полів) в класах зображена на рисунку 4.

Рис. 4. Ієрархія класів згідно з умовою задачі

По ходу розв’язку задачі в класи будуть вноситись зміни: властивості та методи.

Опишемо клас Point, що містить тільки дані. На мові C# лістинг класу Point буде наступний:

class Point
{
    // поля класу оголошені як protected
    protected float x; // координата x точки
    protected float y; // координата y точки
}

У класі Point дані класу описуються як protected. Це означає, що ці дані є видимі у похідних класах і невидимі ззовні (приховані для доступу через об’єкт класу).

Для доступу до даних будуть використовуватись властивості та спеціальні методи.

Так само створюється клас Circle. Поки що лістинг класу Circle наступний:

class Circle:Point // успадковує дані класу Point
{
    // поля класу
    private float R; // радіус кола
}

В описі класу Circle, початок рядка

class Circle:Point

означає, що клас Circle успадковує дані та методи класу Point.

Таким чином, на даний момент, в класі Circle є доступні три поля:

• поле x з успадкованого класу Point;
• поле y з успадкованого класу Point;
• поле R, що є внутрішнім полем класу Circle.

  ⇑

5. Реалізація конструкторів класу Point

Згідно з умовою задачі, кожен з класів повинен містити мінімум два конструктори.

Послідовно в текст класу Point потрібно додати два конструктори. Перший конструктор без параметрів ініціалізує дані нульовими значеннями.

Другий конструктор – параметризований. Цей конструктор отримує 2 параметри і встановлює нові значення для внутрішніх змінних x та y.

Нижче наведено текст програмного коду обох конструкторів:

// конструктор 1 - без параметрів
public Point()
{
    x = 0f; // занулення значень координат
    y = 0f;
}

// конструктор 2 - з двома параметрами
public Point(float nx, float ny)
{
    x = nx;
    y = ny;
}

Слід звернути увагу, що конструктори мають тип доступу public, тому що вони викликаються ззовні при створенні об’єкту класу.

  ⇑

6. Реалізація конструкторів класу Circle

Так само потрібно додати два конструктори в клас Circle.

// конструктор 1 - ініціалізує поля нульовими значеннями
public Circle()
{
    x = 0f; // 0f - означає, що це значення має тип float
    y = 0f;
    R = 0f;
}

// конструктор 2 - з трьома параметрами
public Circle(float nx, float ny, float nR)
{
    x = nx;
    y = ny;
    R = nR;
}

  ⇑

7. Реалізація методів класу Point

Згідно з умовою задачі, в кожному класі повинно бути реалізовано два методи. Реалізуємо методи, які виконують такі дії:

• метод GetPoint(), що повертає точку типу Point;
• метод SetXY(), що встановлює нові значення внутрішніх змінних класу Point.

Тип доступу для методів вибрано як public.

---

---

Лістинг методів наступний.

public Point GetPoint()
{
    Point p; // описується змінна (об'єкт), для якої пам'ять ще не виділена
    p = new Point(x,y); // виділяється пам'ять, створюється новий екземпляр класу
    return p;
}

// метод, що встановлює нові значення внутрішніх змінних
public void SetXY(float nx, float ny)
{
    x = nx;
    y = ny;
}

  ⇑

8. Реалізація методів класу Circle

Подібним чином створюються методи класу Circle. У класі Circle реалізуються два методи. Перший метод GetCircle() повертає об’єкт (з виділенням пам’яті) типу Circle.

Другий метод SetXYR() встановлює нові значення внутрішніх змінних. Цей метод отримує вхідними 3 параметри (координати x, y та радіус R кола). У методі продемонстровано використання ключового слова this для доступу до полів класу. У цьому випадку імена локальних змінних-параметрів співпадають з іменами полів класу і ховають їх видимість.

Лістинг методів наступний:

// методи класу Circle згідно з умовою задачі
// метод, що отримує новий екземпляр класу типу Circle
public Circle GetCircle()
{
    Circle c;
    c = new Circle(x, y, R);
    return c;
}

// метод, що встановлює нові значення у внутрішні поля класу Circle
public void SetXYR(float x, float y, float R)
{
    // приклад використання ключового слова this
    // у внутрішню змінну x класу заноситься значення локальної змінної x методу SetXYR()
    this.x = x;
    // так само заповнюються внутрішні змінні y та R класу Circle
    this.y = y;
    this.R = R;
}

  ⇑

9. Приклади використання конструкторів та методів класів Point та Circle

Наведемо декілька прикладів використання конструкторів та методів класів Point та Circle.

Демонстрація методів GetPoint() та SetXY():

// клас Point
// виклик конструктора без параметрів класу Point()
Point p = new Point();
Point p1 = null, p2 = null;
p1 = new Point(4.5f, 3.2f); // виклик конструктора з двома параметрами
p2 = p1.GetPoint();
p2.SetXY(3.3f, -2.8f); // встановити нові значення

// клас Circle
Circle c = new Circle(); // конструктор без параметрів
Circle c1, c2;
c1 = new Circle(3.3f, -2.8f, 12f); // виділення пам'яті
c2 = c1.GetCircle(); // метод GetCircle()
c2.SetXYR(3.8f, -1.9f, 8f); // метод SetXYR()

  ⇑

10. Вихідний код класів

На даний момент класи Point та Circle мають такий вигляд:

// опис класу Point
class Point
{
    // поля класу оголошені як protected
    protected float x; // координата x точки
    protected float y; // координата y точки

    // конструктор 1 - без параметрів
    public Point()
    {
        x = 0f;
        y = 0f;
    }

    // конструктор 2 - з двома параметрами
    public Point(float nx, float ny)
    {
        x = nx;
        y = ny;
    }

    public Point GetPoint()
    {
        Point p; // описується змінна (об'єкт), для якої пам'ять ще не виділена
        p = new Point(x,y); // виділяється пам'ять, створюється новий екземпляр класу
        return p;
    }

    // метод, що встановлює нові значення внутрішніх змінних
    public void SetXY(float nx, float ny)
    {
        x = nx;
        y = ny;
    }
}

// опис класу Circle
class Circle:Point // успадковує дані класу Point
{
    // поля класу
    private float R; // радіус кола

    // конструктор 1 - ініціалізує поля нульовими значеннями
    public Circle()
    {
        x = 0f;
        y = 0f;
        R = 0f;
    }

    // конструктор 2 - з трьома параметрами
    public Circle(float nx, float ny, float nR)
    {
        x = nx;
        y = ny;
        R = nR;
    }

    // методи класу Circle згідно з умовою задачі
    // метод, що отримує новий екземпляр класу типу Circle
    public Circle GetCircle()
    {
        Circle c; // створюється новий об'єкт типу клас Circle
        c = new Circle(x, y, R); // виділяється пам'ять для об'єкту c, створюється екземпляр класу
        return c;
    }

    // метод, що встановлює нові значення у внутрішні поля класу Circle
    public void SetXYR(float x, float y, float R)
    {
        // приклад використання ключового слова this
        this.x = x; // у внутрішню змінну x класу заноситься значення локальної змінної x методу SetXYR()
        this.y = y; // так само заповнюються внутрішні змінні y та R класу Circle
        this.R = R;
    }
}

  ⇑

11. Реалізація властивостей класу Point

Наступним кроком потрібно створити дві властивості класу Point.

Перша властивість повертає або встановлює значення координат точки x. Друга властивість повертає/встановлює значення координати y.

Ім’я першої властивості XX. Ім’я другої властивості YY.

Лістинг властивостей XX та YY наступний:

// властивість, що повертає/встановлює координату x
public float XX
{
    get { return x; }
    set { x = value; }
}

// властивість, що повертає/встановлює координату y
public float YY
{
    get { return y; }
    set { y = value; }
}

Після такого опису властивості XX та YY можна використовувати. Нижче наведено приклад використання властивостей XX та YY.

...

Point p = new Point(5.2f, 6.35f); // створення об'єкту типу Point
float x,y;

x = p.XX; // x = 5.2
y = p.YY; // y = 6.35

// перевизначити значення
p.XX = 2.33f;
p.YY = -3.8f;

x = p.XX; // x = 2.33
y = p.YY; // y = -3.8

...

  ⇑

12. Реалізація властивостей класу Circle

Аналогічним чином описуються властивості класу Circle. Перша властивість читає/встановлює значення радіусу R. Друга властивість читає/встановлює значення точки, що є центром кола (клас Point).

// властивості класу Circle
// властивість, що повертає значення радіусу кола R
public float RR
{
    get { return R; }
    set { R = value; }
}

// властивість, що повертає значення точки типу Point, що є центром кола
public Point PP
{
    get
    {
        Point p;
        p = new Point(x, y);
        return p;
    }

    set
    {
        x = value.XX;
        y = value.YY;
    }
}

У нижченаведеному лістингу описується приклад використання властивостей PP та RR у програмі.

// створення об'єкту, в якому значення полів x = 5.5; y = -2.3; R = 12.8
Circle c = new Circle(5.5f, -2.3f, 12.8f);
float x, y, R;

// доступ до властивості PP класу Circle
x = c.PP.XX; // x = 5.5
y = c.PP.YY; // y = -2.3

// доступ до властивості RR
R = c.RR; // R = 12.8
c.RR = -20.85f;

  ⇑

13. Реалізація методів інтерфейсу ICloneable в класах

Якщо реалізувати інтерфейс ICloneable, то можна забезпечити глибоке копіювання об’єктів.

У нижченаведеному прикладі здійснюється поверхневе копіювання об’єктів:

Point p1 = new Point(5.3f, -6.8f);
Point p2;

// поверхневе копіювання
p2 = p1; // обидва об’єкти вказують на одну ділянку пам’яті

Інтерфейс ICloneable представляє один метод для реалізації. Цей метод називається Clone(). Цей метод потрібно реалізувати в класах Point та Circle. Реалізація методу працює за однаковим принципом.

Перш за все потрібно змінити заголовок класу Point. Замість тексту

class Point

потрібно набрати

class Point:ICloneable

Це означає, що в класі Point потрібно реалізувати єдиний метод Clone(). Лістинг методу наступний:

// реалізація методу Clone() в інтерфейсі ICloneable
public object Clone()
{
    Point p = new Point(x, y);
    return p;
}

Так як клас Circle успадковує клас Point, який успадковує інтерфейс ICloneable, то в класі Circle також можна реалізувати метод Clone().

// Реалізація інтерфейсу ICloneable
public object Clone()
{
    Circle c = new Circle();
    return c;
}

Приклад використання методу Clone().

Point p1 = new Point(5.2f, 6.35f); // створення об'єкту
Point p2;

// глибоке копіювання, тому що реалізовано метод Clone()
p2 = (Point)p1.Clone(); // для p2 виділяється окремо пам'ять

// клас Circle
Circle c1 = new Circle(3.2f, -8.3f, 11f);
Circle c2 = null;
c2 = (Circle)c1.Clone(); // для c2 виділяється оперативна пам'ять

  ⇑

14. Реалізація методів інтерфейсу IEquatable

Інтерфейс IEquatable реалізується в тих класах, де потрібно визначити порядок порівняння двох об’єктів на рівність їх значень. У цьому інтерфейсі визначається тільки один метод Equals(). Цей метод повертає значення true, якщо значення викликаючого об’єкту є рівним значенню іншого об’єкта, що є параметром в методі Equals().

У нашому випадку, реалізуємо метод Equals(), який порівнює на рівність значення змінних x та y.

Лістинг методу Equals() для класу Point наступний:

// реалізація методу Equals() з інтерфейсу IEquatable
public bool Equals(Point p2)
{
    if ((this.x == p2.x) && (this.y == p2.y))
    {
        return true;
    }
    else
        return false;
}

Лістинг методу Equals() для класу Circle наступний:

// Реалізація методу Equals() з інтерфейсу IEquatable
public bool Equals(Circle c2)
{
    if ((this.x == c2.x) && (this.y == c2.y) && (this.R == c2.R))
        return true;
    else
        return false;
}

У програмі метод Equals() для класів можна використовувати наступним чином:

// демонстрація методу Equals() для класу Point
Point p1 = new Point(3f, -5.5f);
Point p2;
bool f;

p2 = (Point)p1.Clone();
f = p1.Equals(p2); // ff = true

// демонстрація методу Equals() для класу Circle
Circle c1 = new Circle(3.2f, -8.3f, 11f);
Circle c2 = new Circle(3.2f, -8.3f, 11f);
f = c1.Equals(c2); // f = true

  ⇑

15. Реалізація методу обчислення площі круга в класі Circle

Назва методу – GetSquare(). Для обчислення площі круга потрібно мати тільки радіус R. Радіус отримується з внутрішньої змінної R. Результат обчислення є тип float.

В текст класу Circle потрібно додати наступний метод:

// Метод, що обчислює площу круга
public float GetSquare()
{
    const float pi = 3.1415f;
    float s;
    s = pi * R * R;
    return s;
}

  ⇑

16. Скорочений лістинг класу Point

Скорочений лістинг класу Point наступний (деталі реалізації описуються в попередніх пунктах):

class Point:ICloneable,IEquatable<Point>
{
    // поля класу оголошені як protected
    protected float x; // координата x точки
    protected float y; // координата y точки

    // конструктор 1 - без параметрів
    public Point() { ... }

    // конструктор 2 - з двома параметрами
    public Point(float nx, float ny) { ... }

    // метод, що повертає точку з координатами
    public Point GetPoint() { ... }

    // метод, що встановлює нові значення внутрішніх змінних
    public void SetXY(float nx, float ny) { ... }

    // властивість, що повертає/встановлює координату x
    public float XX
    {
        get { ... }
        set { ... }
    }

    // властивість, що повертає/встановлює координату y
    public float YY
    {
        get { ... }
        set { ... }
    }

    // реалізація методу Clone() в інтерфейсі ICloneable
    public object Clone() { ... }

    // реалізація методу Equals() з інтерфейсу IEquatable
    public bool Equals(Point p2) { ... }
}

  ⇑

17. Скорочений лістинг класу Circle

Нижче наведено лістинг класу Circle, в якому приховані деталі реалізації. Реалізація методів, властивостей, конструкторів описується в попередніх пунктах.

class Circle:Point // успадковує дані класу Point
{
    // поля класу
    private float R; // радіус кола

    // конструктор 1 - ініціалізує поля нульовими значеннями
    public Circle() { ... }

    // конструктор 2 - з трьома параметрами
    public Circle(float nx, float ny, float nR) { ... }

    // методи класу Circle згідно з умовою задачі
    // метод, що отримує новий екземпляр класу типу Circle
    public Circle GetCircle() { ... }

    // метод, що встановлює нові значення у внутрішні поля класу Circle
    public void SetXYR(float x, float y, float R) { ... }

    // властивості класу Circle
    // властивість, що повертає значення радіусу кола R
    public float RR
    {
        get { ... }
        set { ... }
    }

    // властивість, що повертає значення точки типу Point, що є центром кола
    public Point PP
    {
        get { ... }
        set { ... }
    }

    // Реалізація інтерфейсу ICloneable
    public object Clone() { ... }

    // Реалізація методу Equals() з інтерфейсу IEquatable
    public bool Equals(Circle c2) { ... }

    // Метод, що обчислює площу круга
    public float GetSquare() { ... }
}

  ⇑

18. Програмування обробника події кліку на кнопці “Обчислити“

Обчислення площі круга здійснюється в момент, коли користувач зробить клік на кнопці “Обчислити“. Лістинг обробника події кліку на кнопці “Обчислити” наступний:

private void button1_Click(object sender, EventArgs e)
{
    Circle c = new Circle();
    float s;

    // заповнити значення R
    c.RR = (float)Double.Parse(textBox1.Text);

    // порахувати площу круга
    s = c.GetSquare();
    label2.Text = "S = " + s.ToString();
}

Результат роботи програми зображено на рисунку 5.

Рис. 5. Виконання програми

  ⇑

---

Зв’язані теми

• Інтерфейси. Використання інтерфейсів у програмах на C#

  ⇑

---